Eén apparaat voor oppervlaktedetectie

Multipuntsensor voor 3D-bepalingen

De nieuwe K50Z van Banner is een unieke sensor die bepaalde detectietaken een stuk eenvoudiger maakt. Deze multipuntsensor is namelijk in staat om onregelmatige vormen in 3D te detecteren en op basis van een vooraf ingesteld patroon een schakelsignaal te leveren. Hiermee is hij bijvoorbeeld zeer geschikt om de hoeveelheid los gestorte producten in een bak, mand of container te volgen en een signaal af te geven als het maximale niveau is bereikt.

Weten of een bak waar losse onderdelen in gestort worden, vol is, is een lastige taak. Veelal ontstaat er onder de vulopening een berg die boven de rand van de bak uit kan komen, ook al is de bak zelf nog niet volledig gevuld (afbeelding 1). Een sensor die over de rand van de bak kijkt, kan door deze berg te vroeg een signaal geven om de bak te verwisselen, terwijl dat op basis van de werkelijke inhoud nog lang niet nodig is.

Willen we een beter beeld krijgen van de daadwerkelijke inhoud van de bak, dan moeten we eigenlijk de vorm van de berg in de gaten houden. Neem het voorbeeld in afbeelding 2. Hier zien we dat de top van de berg ruim boven de rand van de bak uit komt, maar dat de bak zelf maar zeer beperkt gevuld is.

Time-of-flight technologie

Willen we de vorm van de berg in kaart kunnen brengen, dan kan dat met een LiDAR-detector. Bij een dergelijke Light Detection And Ranging sensor wordt met een laser een gebied gescand en vervolgens met time-of-flight-technologie (ToF) de afstand tussen sensor en te detecteren oppervlak gemeten Een gedetailleerd 3D-beeld is zo te verkrijgen.

Helaas is LiDAR een kostbare techniek en zeker geen techniek voor industrieel gebruik. Een bewegende spiegel is helaas nodig om het gewenste gebied met de laserstaal te scannen. Daarmee is een LiDAR-scanner een gevoelig instrument en dus niet geschikt voor toepassingen binnen de industrie.

K50Z

In plaats van een gebied met een laser te scannen, kan het ook andersom. Wanneer namelijk niet met één, maar met meerdere detectors gekeken wordt naar het gereflecteerde licht, dan kan met een vaste lichtbron gewerkt worden. En dit is wat in de nieuwe K50Z is toegepast (afbeelding 3). In het apparaat zit een sensorelement bestaande uit 8×8 lichtgevoelige cellen. De looptijd van het licht dat elke cel opvangt, wordt vervolgens gemeten met als gevolg dat een aardig 3D-beeld gevormd kan worden tot op een afstand van 2 meter.

Door de 64 detectie-elementen op te splitsen in tweemaal 32 kan hij zelfs geconfigureerd worden om twee afzonderlijke gebieden te meten, waardoor hij het werk van twee sensoren in één handig apparaat doet. De K50Z heeft dan ook twee onafhankelijk configureerbare uitgangen, waardoor hij twee afzonderlijke gebieden binnen zijn gezichtsveld kan bewaken. Hierdoor kunnen systeemontwerpers één sensor gebruiken in plaats van meerdere door het interessegebied (ROI), de drempelwaarden en de meetmodus van elke uitgang apart te configureren.

Betrouwbare meting en detectie in een breed kijkgebied

Meten en detecteren over een groot gebied wordt mogelijk gemaakt door de brede 45 x 45 graden kijkhoek van de K50Z met een bereik van 2 meter. Dankzij een korte dode zone van 20 millimeter kan hij ook objecten dichtbij meten. Met 64 meetpunten kan de 8 x 8 pixel array overal doelen detecteren binnen het brede gezichtsveld en meer informatie leveren dan een single-point sensor. 

Software

Een belangrijk gedeelte bij de K50Z is de software waarmee hij geconfigureerd wordt. Deze Banner Measurement Sensor Software biedt een eenvoudige en intuïtieve configuratie en visualiseert metingen om de instelling te vergemakkelijken (afbeelding 4). Er zijn twee meetmodi beschikbaar. Als eerste is dat de dichtstbijzijnde afstand meten. Hij bepaalt hiermee die doelen die zich het dichtst bij het oppervlak van de sensor bevinden voor objectdetectie. De tweede is de bepaling van de gemiddelde afstand. Pieken en dalen in een meetgebied middelt hij uit waarmee hij zeer geschikt is voor het bewaken van vulniveaus naarmate het product zich ophoopt (zoals hiervoor al aangehaald).

Gebruik

De sensor van 60 bij 17 mm is door zijn formaat in menige applicatie in te passen. Mede het feit dat de beschermingsgraad IP67 is maakt dat hij ook in zware omstandigheden toe te passen is. Ook de voedingspanning van 10…30 V_dc zorgt dat hij breed inzetbaar is

De K50Z kan eenvoudig worden geïntegreerd in verschillende besturingssystemen met behulp van drie beschikbare uitgangstypen. Zo levert hij discrete schakelsignalen (PNP of NPN), kan hij communiceren via IO-Link of kan hij een PFM-signaal leveren.

Tot slot

Door de nu al jarenlange samenwerking tussen Banner uit de USA en Turck uit Duitsland is de K50Z hier via Turck leverbaar. Op hun website vindt u dan ook de nodige informatie over deze sensor.